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旋转密封件
# W4 i3 |& X3 n, N7 R5 u一、 旋转轴唇形密封圈(油封)' a$ d5 T3 T2 z* {
旋转轴唇形密封圈俗称油封。它是安装在旋转轴和静止件之间,用于密封润滑油外泄和防止外界尘土、杂物侵入设备内部的动密封元件。$ I( W$ P0 J X2 [
普通油封的使用压力小于0.5MPa,耐压油封的工作压力可达1~1.2MPa。
1 L( t- }! y& z4 t/ f3 i- B油封的工作温度范围( a1 I' ~4 l# O( |5 d% W
丁腈橡胶制作:-40~+120℃,氟橡胶制作:-25~+200℃,丙烯酸酯橡胶制作:-20~+150℃。油封的工作线速度一般小于15m/s。
! C" `1 f3 a+ j' z油封的分类
, J4 y9 T4 Y* V, T$ ]3 s& p+ V! l按轴的旋转线速度高低分类,可分为低速油封(小于6m/s)和高速油封(大于6m/s)
2 d1 C2 ~) }; J: J) d5 @# O按油封所能承受的压力高低分类,可分为常压型油封和耐压型油封。
/ Y0 h/ m* ^" J/ y& Y按油封的结构及密封原理分类,可分为标准型油封和动力回流型油封。7 H( T+ T2 U. e; _( t' A4 X0 S
按构成油封的组件材质分类,又可分为有骨架型油封和无骨架型油封;有弹簧型油封和无弹簧型油封。# X+ ]4 G1 z1 ~3 u
通常,对油封的要求是:
; {! u: ~0 z0 }3 K+ x, a/ W1) 结构简单,制作和装拆容易;0 D' H8 \5 A F
2) 安装腔体的尺寸紧凑,加工方便;
8 n" z9 R/ V, \0 ~4 A3) 密封性能好,能长时间保持密封效果;
% s9 }# O: f( s- B+ n8 b4) 对轴的振摆、偏心的适应性能好。
7 Q: X" v- ]% C8 B3 G; D, E% K4 p1、 密封原理
, L% h% S) l5 F( ~% Q3 n9 r# \油封在旋转轴上的安装情况,如下图所示:
# l+ w- n" b) N( [
* k2 E; k! u$ e5 X% z: t3 `, k; @" p) b6 k5 g
}, |( I5 I# q {' q: ]( d2 S, c L, y2 R6 L
7 b0 m& w4 _* X/ R. C
6 ~& e, N9 s! j! D8 w6 E% ~
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在自由状态下,油封的内径小于轴径,有一定的过盈量。这样,当油封装到轴上后,即使没有弹簧,也有一定的径向力作用在轴上。为了保证密封的可靠性,在油封唇缘的上方,加装一个弹簧。9 _/ ]* J3 Z- J$ z/ A# j
依靠弹簧对轴的抱紧力来克服轴在旋转状态下,因振摆、跳动所造成的间隙,并使油封的唇缘能始终紧贴于轴的表面。' L2 i+ ]5 C; A9 A$ Z/ ^
维持油封密封性能的关键是介于唇缘于轴表面之间的一层油膜。因此,油封的密封原理是建立在滑动轴承的润滑理论上的。. V0 i+ s8 E7 {' i$ D) X
在轴旋转的动态过程中,油膜的厚度也在不断变化,其变动量一般约在20%~50%之间。油膜厚度变化的原因是维持油膜存在的表面张力在不断波动。而油膜的表面张力则与有的粘度、运动速度等因素有关。
! s8 t' f5 d/ n! K# `一般认为油膜过后,容易泄露;油膜过薄,则会导致干摩擦。
7 ]2 a& [; Y& t( l5 ?* }最理想的情况是保持“临界油膜厚度”,即始终保持临界润滑状态。而“临界油膜厚度”的形成与保持,与油封对轴的径向力的大小及其分布状况直接有关。
) N" |8 q5 V! E! r( u最理想的情况是:尽量采用最小的径向力而得到最尖锐的“峰值”压力分布,可获得最佳的密封效果。
6 F* m; B( @# b Q& Z: C1 e2、 油封的选用
7 J) n) W6 u0 g0 N1 W8 F+ m选择油封的材料时,必须考虑材料对工作介质、工作温度及唇缘在轴高速旋转时的适应性。
8 }* J# Z" q, R一般油封工作时若其唇缘的温度高于工作介质温度20~50℃,应引起重视。) _$ ?( G$ [+ I$ N l$ p+ _! u
常压性油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过0.05MPa时,应选用耐压性油封。目前,国外耐压型油封的使用压力可达10MPa。
! u. |+ l# K# E% E% C% m油封的形式和种类很多,可按工作条件与使用要求查阅有关设计手册选用。
4 M' ?3 H4 d" J: |油封安装时,为获得适当的初始径向力,应保证唇缘对旋转轴的过盈量要求,其值如下图所示:
& e. L+ J/ f7 S) @
. ?( h, Q. q0 O8 |1 g; a) L0 h3 F: l
4 k' t5 w; j; L( P
二、 旋转轴格来圈
# P) V0 b3 L, a7 b% Z- M旋转轴格来圈密封装置由一个高级Turcn材料的密封环格来圈和一个弹性施力的O形密封圈组合而成,如下图所示:4 U* D/ S+ p- l# E
, X+ N6 N0 h0 x) T
" f% B g% V3 [1 q; Z
为适应高速和低速不同工况的需要,根据格来圈的截面大小不同,在油封面上加工了一个或两个环形沟槽。- y! l+ h& o4 L1 ?
该沟槽具有以下功能:由于提高了密封表面的比压,因此提高了密封效果;形成一个润滑油腔,从而降低了摩擦力。4 p. Q: ]1 _. q2 q# _
为了保证介质压力能作用到O形密封圈上,在格来圈的侧面开有若干条径向沟槽,用以托住O形密封圈。格来圈的背面,设计成内凹弧形,使之增加接触面,防止格来圈随轴产生旋转。$ h3 s/ o& t! r y ^8 F0 [
旋转格来圈具有如下特点:" m$ A! A }" p! I2 I+ O* `
1) 内圆密封或外圆密封均能适用;
1 x) g. u2 S( ~8 d% [+ r' g2) 具有润滑腔,摩擦力小,无粘滞现象,启动时不爬行;: Z. X. ]( c" {2 Z5 x' S: E& O
3) 抗磨性和尺寸稳定性好。+ i; Y: Q7 N: {( b1 _3 o' k* ?6 T
旋转格来圈密封装置应用于有旋转摆动运动的轴、杆、销、旋转接头等处的动密封。它可承受两侧压力或交变压力的作用。
9 Y$ e0 S) x6 v; _, @' E工作压力:不大于30MPa(1m/s时),或不大于20MPa(2m/s时);工作温度:-54~+200℃(取决于O形密封圈的材质);工作介质:石油基液压油、难燃液、环保安全液压液(生物油)、水、空气等。- ?) {: k$ G( \/ m5 M. D9 D* t
三、 旋转Variseal密封圈$ R1 q( [' H! }$ v* h4 s S& ~# g9 P
旋转Variseal密封圈是一种用于旋转轴处的单向作用密封圈。
! k" @/ R; x: ?它由一个用Turcon材料制作的U形密封圈和一个V形不锈钢弹簧所组成,如下图所示:
( Z, q# A( u9 r9 p( ]# ?$ P/ G
+ m l+ U) Z2 ^( K1 t5 c
8 E0 n+ i" F4 g6 Z5 p. W7 e5 x) K$ w' g0 G& B' B- @
在密封圈的外部有一个凸缘,所以可以防止它在沟槽内旋转;它的密封唇短而厚,降低了摩擦,延长了使用寿命,在粘度很高的工作介质中也有良好的密封效果。% j$ l; ^8 k; J9 c6 A
在低压和零压时,初始密封力由弹簧产生。当系统压力升高后,则主要密封力由系统压力形成。因此,从零压到高压均能保证良好密封。
t1 ^( v( I8 X1 d: v8 p由于密封圈和弹簧的材质对工作介质都有较好的相容性,所以除液压系统外,还可广泛应用于化学、医药和食品等工业部门。
. i" G, a3 T9 Z# r. u* h若在弹簧处的空腔内充填弹性硅胶,一防止污染物进入密封圈,并可进行消毒,便成为一种“洁净型”的密封圈。这种结构还可用于泥渣、稀浆或胶质等场合,可防止砂砾进入密封圈空腔而妨碍弹簧工作。4 [, {2 Y- N! E. w
旋转Variseal密封圈的应用实例,如下图所示:
, u4 i4 D9 K! A2 A
! r$ P8 X5 Y1 R
3 g, H! l; W/ }' V% T
% F' m1 h, M1 N+ P6 ^+ i密封圈的工作压力:不大于15MPa(动负载时)或不大于25MPa(静负载时);工作速度:不大于2m/s(旋转运动时)或不大于10m/s(往复运动时);工作温度:-100~+200℃;工作介质:各种液体、化学品和气体。
6 x0 y2 V( n6 O, j& G2 U旋转Variseal密封圈的优点是:
; t6 r6 A" ?) G7 m9 I+ b1) 旋转、往复动密封和静密封都能使用;
6 f2 b+ _/ K/ a- M) @4 O1 [2) 精确控制时无爬行现象;0 V* N3 b* i1 q4 M- _! u, a/ Z
3) 具有良好的刮除效果;
# E4 f1 J+ {5 Z7 ? N4) 具有良好的抗磨性能和尺寸稳定性;
' e6 Y* ^% i0 i. L# N5) 能适应急剧的温度变化;
) q& B* A; p8 ?& N6) 可以消毒,对食品和药液等不会污染。
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